【手続補正書】
【提出日】平成18年10月6日(2006.10.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】  光源と、
複数のレンズを含むレンズアレイを用いて、前記光源からの照明光束の分割を行うオプティカルインテグレータと、
前記レンズアレイの前記複数のレンズに対応した多段構成の複数の偏光ビームスプリッタを有する偏光ビームスプリッタアレイ、前記各偏光ビームスプリッタにて分離された互いに偏光方向が直交する第１および第２の偏光光のうち前記第１の偏光光の偏光方向を回転させる複数の１／２波長板、および前記第２の偏光光の前記各１／２波長板への入射を遮るよう前記偏光ビームスプリッタアレイの入射面に配置され、複数のスリット状の開口部を有するマスクを有する偏光変換素子とを有し、
前記光源として、直流駆動型の放電ガス励起発光管が用いられていることを特徴とする照明光学系。
【請求項２】  前記マスクの開口部を通過する光束が、該開口部内における中心が周辺よりも高い強度分布を持つことを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。
【請求項３】  前記オプティカルインテグレータは、前記照明光束の進行方向に直交する２次元断面内での第１の軸方向について該照明光束の分割を行い、
該照明光学系は、矩形の被照明面を照明し、
前記第１の軸方向が、前記被照明面の短辺方向であることを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。
【請求項４】  前記オプティカルインテグレータと、
前記断面上での前記第１の軸方向に対して直交する第２の軸方向について、光強度分布の変換を行う光強度変換手段とを有することを特徴とする請求項３に記載の照明光学系。
【請求項５】  テレセントリックな照明光束で被照明面を照明し、
前記被照明面の法線方向に対する入射光線の偏差角によって変化する照明光の前記被照明面での強度分布が前記被照明面における互いに直交する２軸方向のそれぞれでピーク値の半値となる角度幅の比が、２：１以上のアスペクト比を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の照明光学系。
【請求項６】  請求項１から５のいずれか１つに記載の照明光学系と、
該照明光学系から射出した光束を、２次元配列された画素群により変調する空間光変調素子と、
該空間光変調素子により変調された光束を被投射面に投射する投射レンズとを有することを特徴とする投射表示光学系。
【請求項７】  請求項６に記載の投射表示光学系を備えたことを特徴とする投射型画像表示装置。
【請求項８】  請求項７に記載の投射型画像表示装置と、前記被投射面を形成するスクリーンとを有し、
前記スクリーンでの指向性を有した拡散反射光又は拡散透過光によって投射画像を観察させることを特徴とする画像表示システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の照明光学系は、光源と、複数のレンズを含むレンズアレイを用いて光源からの照明光束の分割を行うオプティカルインテグレータと、レンズアレイの複数のレンズ領域に対応した多段構成の複数の偏光ビームスプリッタを有する偏光ビームスプリッタアレイ、各偏光ビームスプリッタにて分離された互いに偏光方向が直交する第１および第２の偏光光のうち第１の偏光光の偏光方向を回転させる複数の１／２波長板、および第２の偏光光の前記各１／２波長板への入射を遮るよう偏光ビームスプリッタアレイの入射面に配置され、複数のスリット状の開口部を有するマスクを有する偏光変換素子とを有する。そして、光源として、直流駆動型の放電ガス励起発光管を用いる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
紫外線カットフィルター２０２を通過した可視光光束は、第１シリンドリカルレンズアレイホモジナイザー２０６に入射する。第１シリンドリカルレンズアレイホモジナイザー２０６は、図中の垂直方向においてのみ屈折力を有する複数のシリンドリカルレンズを有し、入射する光束を該シリンドリカルレンズの個数分に分割し、個々に焦線を結ばせる。その後、各分割光束は、シリンドリカルコンデンサーレンズ２０９によって再び所定幅に設定された平行光束に変換される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
第１シリンドリカルレンズアレイホモジナイザー２０６を通過した光束は、第２シリンドリカルレンズアレイホモジナイザー２０７を通過する。この第２シリンドリカルレンズアレイホモジナイザー２０７の焦線の位置は、第１シリンドリカルレンズアレイホモジナイザー２０６の各シリンドリカルレンズの瞳位置に設定されている。第２シリンドリカルレンズアレイホモジナイザー２０７とシリンドリカルコンデンサーレンズ２０９のタンデムレンズ構成で、第１シリンドリカルレンズアレイホモジナイザー２０６の各シリンドリカルレンズの瞳と光変調パネル２１２の変調面とが光学的に共役関係とされている。このため、第１シリンドリカルレンズアレイホモジナイザー２０６の各シリンドリカルレンズの瞳は、図中の垂直方向において光変調パネル２１２の変調面に結像される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
光源ランプ２００とパラボリック反射ミラー２０１からなるランプユニットから放射された光束は完全な平行光とはならず、ダイバージェンスを有している。このため、第２シリンドリカルレンズアレイホモジナイザー２０７は、このダイバージェンス分の光束広がりを修正するために、第１シリンドリカルレンズアレイホモジナイザー２０６の各シリンドリカルレンズの瞳を通過した光束を確実に光変調パネル２１２の変調面に導く。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
（偏光変換素子２０８について）
図２には、偏光変換素子２０８を模式的に示している。偏光変換素子２０８は、入射光軸に対して４５°傾いた偏光分離膜２０８ｂを有する偏光ビームスプリッタが第１及び第２シリンドリカルレンズアレイホモジナイザー２０６，２０７の各シリンドリカルレンズに対応するよう垂直方向に多段（複数）配置された偏光ビームスプリッタアレイ２０８ａと、上記複数の偏光ビームスプリッタのうち垂直方向に１段おきの偏光ビームスプリッタの出射面に設けられた半波長位相差板（１／２波長板）２０８ｃと、該半波長位相差板２０８ｃが設けられた偏光ビームスプリッタの入射面を覆い、半波長位相差板２０８ｃが設けられていない偏光ビームスプリッタの入射面に対応するスリット状開口部を有する多段スリットマスク（以下、単にマスクという）２０８ｄとから構成されている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
図４（Ｂ）には、交流駆動型ガス励起ランプである光源ランプ２５０を用いた場合における、マスク２０８ｄ間のスリットに向かう光束を示している。光源ランプ２５０が２点の高輝度発光部分を形成しているため、該光束の強度分布は、図に示すようにスリットの周辺が最も高いものとなる。しかし、光束の発散角θｂ１，θｂ２が比較的大きいため、スリットに向かう光束のうちマスク２０８ｄによってけられる範囲が大きい。このため、マスク２０８ｄが設けられていることによる光量落ちが大きくなる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
しかも、光束の発散角θａ１，θａ２がそれぞれ，交流駆動型の光源ランプ２５０を用いた図４（Ａ）に示す場合の発散角θｂ１，θｂ２よりも小さいために、スリットに向かう光束のうちマスク２０８ｄによってけられる範囲は小さい。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
つまり、もともとマスク２０８ｄによってけられる光束範囲が小さい上に、そのけられる範囲の光強度が低いために、マスク２０８ｄが設けられていることによる光量落ちを交流駆動型放電ガス励起発光管を用いる場合に比べてきわめて少なく抑えることができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
第１シリンドリカルレンズアレイホモジナイザー３０６に導かれ、オプティカルインテグレート方向に略コリメートされた、図５に矢印で示す光束は、各シリンドリカルレンズの瞳によって図中の縦方向に分割され、各焦線上に集光する。第１シリンドリカルレンズアレイホモジナイザー３０６の焦線の位置は、第２シリンドリカルレンズアレイホモジナイザー３０７の瞳位置の近傍にあり、矢印で示される入射光束が完全にコリメート光である理想的な光束である場合に、この光束が第２シリンドリカルレンズアレイホモジナイザー３０７によってほとんど屈折力を受けないように配されている。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
第２シリンドリカルレンズアレイホモジナイザー３０７を通過した各光束は、シリンドリカルコンデンサーレンズ３０９に導かれる。各光束の光軸はシリンドリカルコンデンサーレンズ３０９の光軸からシフトしているため、第１シリンドリカルレンズアレイホモジナイザー３０６の各シリンドリカルレンズの瞳によって分割された各光束の光軸はシリンドリカルコンデンサーレンズ３０９の焦線の位置にて集合することとなる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
また、第１シリンドリカルレンズアレイホモジナイザー３０６とシリンドリカルコンデンサーレンズ３０９の主平面距離は、第１シリンドリカルレンズアレイホモジナイザー３０６の焦点距離とシリンドリカルコンデンサーレンズ３０９の焦点距離の和の距離に設定されているので、第１シリンドリカルレンズアレイホモジナイザー３０６の各シリンドリカルレンズの瞳によって分割された各光束は、シリンドリカルコンデンサーレンズ３０９を通過することで、図の断面方向に対して平行光となる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
図５を用いて説明すると、第１シリンドリカルレンズアレイホモジナイザー３０６の各シリンドリカルレンズの瞳で分割された光束は、その瞳の全域からダイバージェンス成分を有しているため、第１シリンドリカルレンズアレイホモジナイザー３０６の各シリンドリカルレンズの瞳像を、第２シリンドリカルレンズアレイホモジナイザー３０７とシリンドリカルコンデンサーレンズ３０９の再合成系によって、光変調パネル３１２の変調面に投影結像させている。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
第２シリンドリカルレンズアレイホモジナイザー３０７の各シリンドリカルレンズの光入射側の焦線の位置は、第１シリンドリカルレンズアレイホモジナイザー３０６の各シリンドリカルレンズの瞳位置に設定されている。第１シリンドリカルレンズアレイホモジナイザー３０６の各シリンドリカルレンズの瞳で分割された光束のダイバージェンス成分は、図５中に細かい点線で示されており、第１シリンドリカルレンズアレイホモジナイザー３０６の各シリンドリカルレンズの瞳で分割された光束は、第２シリンドリカルレンズアレイホモジナイザー３０７を通過することで図中の断面方向において平行光に変換され、さらにシリンドリカルコンデンサーレンズ３０９によってこのシリンドリカルコンデンサーレンズ３０９の焦線面に集光する。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
略コリメートされた、図６に矢印で示す光束は第１シリンドリカルレンズ４０５に入射する。この第１シリンドリカルレンズ４０５と次に配されている第２シリンドリカルレンズ４１０とで、アフォーカルな凸凸ペアのビームコンプレッサが形成されており、ビームコンプレス倍率は入射光束の幅が光変調パネル４１２の有効幅にほぼ一致するように設定されている。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０４】
照明光学系１からの図の紙面に垂直な方向に偏光した直線偏光としての照明光は、マゼンタ色光成分を反射し、グリーン色光成分を透過するマゼンタ分離ダイクロイックミラー３０によってまずマゼンタ色光成分が反射される。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、照明光束の分割方向での被照明面への入射角度が小さくなる照明光学系において、光源として直流駆動型放電ガス励起発光管を用いることにより、該照明光束が入射する偏光分離（合成）素子や空間光変調素子等の偏光分離（合成）特性が向上するという上記照明光学系の特徴を保ちながら、偏光変換素子に向かう光束の強度分布の拡がりを抑えることができ、該偏光変換素子に設けられたマスクにて遮蔽される光量（つまりは光量落ち）を少なくすることができる。したがって、偏光変換素子を用いた本照明光学系の光転送効率を向上させることができる。